Härdning, uppvärmningsprocessen som ger choklad sin tilltalande glans och krämiga konsistens, är en avgörande del av att tillverka kvalitetschoklad. Men, på molekylär nivå, det blir lite knepigt, och när det görs felaktigt, kan göra hela omgångar choklad gryniga och oappetitliga.

Letar efter förbättringar, forskarna Fernanda Peyronel från University of Guelph, Ontario, och David Pink från St. Francis Xavier University, Nova Scotia, använde en kombination av neutroner och röntgenspridning vid Department of Energy's Oak Ridge (ORNL) och Argonne National Laboratories för att bättre förstå hur temperering påverkar chokladens mikrostruktur och, följaktligen, hur det förhållandet påverkar smaken.

"Vi tittar på hur munkänslan - vilket är hur choklad känns mot tungan när den smälter i munnen - påverkar smak, och hur det länkar till små kristalliter av choklad i chokladstången, "sa ORNL -instrumentforskaren Ken Littrell.

Littrell förklarade att om en choklad är slät och krämig beror på hur länge den har tempererats, eller, smältes till en vätska och omrördes. Härdning krymper kristalliter av choklad i mikronstorlek, vilket ger en mjukare munkänsla. I kontrast, choklad som inte har härdat eller härdat dåligt består av större chokladkristalliter, som känns grova och obehagliga mot tungan när choklad smälter i munnen.

"Förhoppningen är att vi ska kunna kvantifiera jämnhet eller grusighet vetenskapligt, motsvarar det vi ser i chokladens mikrostruktur, "Sa Littrell.

För att fastställa om grusiga texturer är mer eller mindre välsmakande än släta texturer, forskarna gav chokladprover till en otränad smaktestergrupp och bad dem rangordna chokladen från bästa till sämsta. Ständigt, proverna som hade tempererats rankades bäst på grund av deras smidiga, krämig konsistens, medan de otempererade chokladerna rankades sämst och kritiserades för deras osmakliga gryn.

"Med den informationen, vi hade goda skäl att motivera vårt argument om att grusiga munkänslor i allmänhet är oönskade jämfört med mjuka munkänslor, och att det var värt att undersöka vilka fysiska strukturer i choklad som är förknippade med varje känsla, "sa Littrell.

Att göra det, forskarna gjorde ytterligare en uppsättning prover från en bar med hantverkare mörk choklad, som de undersökte med röntgenstrålar vid Argonne National Laboratory's Advanced Photon Source (APS). Sedan, för att verifiera och förlänga deras resultat, de analyserade sina prover med neutroner med hjälp av Ultra-Small-Angle Neutron Scattering-instrumentet vid ORNL:s Spallation Neutron Source (SNS).

Neutroner är idealiska för detta experiment eftersom de erbjuder forskare en utmärkt bild av materia i mikronskala, som är perfekt för att undersöka chokladens mikrostruktur. Och, eftersom neutroner och röntgenstrålar kompletterar varandra, neutroner är ett värdefullt verktyg för att verifiera resultaten som erhållits via röntgenspridning vid Argonne.

"Röntgen och neutroner ser helt enkelt materia annorlunda, så det är aldrig en dålig idé att använda båda teknikerna för att få en bättre titt på dina prover, "Sa Littrell.

Forskarna analyserar resultaten, men de hoppas kunna använda det de lär sig för att förbättra chokladtillverkningsprocesser och göra det lättare för företag att producera större mängder choklad av hög kvalitet.

"Baserat på denna information, företag kanske kan anpassa sina processer så att de kan behålla de idealiska förutsättningarna för att göra den bästa chokladen, "sa Littrell.